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張孟臣:心系大豆育種數十載

2019-04-03 10:04:28       來源:    作者:

  張孟臣,男,1956年10月生,河北省農林科學院糧油作物研究所研究員。現任農業農村部黃淮海大豆生物學與遺傳育種重點實驗室主任,國家現代農業大豆產業技術體系顧問,黃淮海大豆育種協作網名譽主任委員,河北省遺傳學會副理事長。

  作為大豆遺傳育種家,張孟臣在大豆育種技術、種質創新及新品種選育方面成績突出,創新了大豆育種方法,育成大豆品種22 個,推動和促進了大豆遺傳育種學科發展,為我國大豆育種和產業發展做出重要貢獻。

  創新育種思路與技術

  不斷突破大豆產量

  為解決大豆品種抗逆性和適應性差的問題,20世紀80年代,張孟臣提出在室內鑒定指標選擇基礎上,實施不同生態地點交互鑒定選擇、穿梭選育。通過在春播和夏播條件下交叉選擇;田間旱澇交替選擇,人工接種與多點病區重復鑒定選擇;并在鹽區與旱區鑒定的異地選育與交叉鑒定,解決了品種抗逆性差、單一環境下選擇適應性窄的問題,提高了品種抗逆性與適應性。

  張孟臣進一步提出與生態相結合的高產株型育種思路,創立“主莖型大群體”早熟育種路線,20世紀90年代育成以冀豆7號為代表的適宜密植的緊湊株型品種,實現了我國一年兩熟制夏大豆產區北部高產與早熟的統一,促進了夏大豆產區北移擴大。冀豆7號在90多天的生育期內,創造了我國第一個大豆畝產突破300公斤高產紀錄;也是我國最早提出并實現高密度產量突破的高產典型;大面積推廣后河北省大豆產量大幅提高,全省單產由過去的七八十公斤提高到100公斤以上。冀豆7號成為唯一獲國家重大補助獎勵的大豆品種,并獲國家科技進步二等獎、河北省省長特別獎、杜邦科技創新獎等。

  21世紀初育成以冀豆12為代表的短分枝型早熟高產穩產品種。冀豆12在優異株型結構基礎上,改善了大豆營養與生殖生長的競爭矛盾,不僅多次創造超300公斤高產典型,并且蛋白含量46.48%- 48.72%、優異蛋白組分11S/7S值達3.99、水溶性蛋白含量高達40%(超34%國標一級6個百分點)為國內外最高, 并抗大豆花葉病毒病等多種病害。品種育成后迅速成為黃淮海夏播區及西北春播區的主栽品種,其中河北省大面積推廣后大豆平均單產提升到130公斤(高于全國平均單產)。冀豆12審定推廣范圍覆蓋黃淮海夏大豆區和包括新疆在內的西北春播區9個省市區,并在長江流域和西南山區大面積應用。由于冀豆12成為江漢平原的主栽品種,2017被要求參加湖北省區域試驗,平均增產26.21%,為增產幅度最高的參試品種。冀豆12分別獲河北省科技進步一等獎、全國農牧漁業豐收一等獎、中華農業科技獎一等獎。

  “十一五”以來,育成以上部尖葉、下部圓葉、莖稈韌性好、高度抗倒、稀植密植均高產的冀豆17為代表的高產穩產品種,進一步改進了群體冠層結構。冀豆17(含油量達到23.42%)為國家區域試驗唯一平均畝產穩定突破250公斤品種(在2010-2011年連續兩年國家區域試驗和一年生產試驗中,年平均畝產分別為253.1、253.4和253.0公斤),并創造了連續多年大面積畝產300-350公斤生產典型,其中專家實收3.6畝348.5公斤高產紀錄和千畝方(專家實收32畝)平均畝產308公斤大面積高產典型。已通過3次不同區域國家審定和3次省級審定,連續被農業農村部列為黃淮海夏大豆區、西北春大豆區主導品種,成為國家區試產量最高、審定推廣區域最廣的大豆品種。

  為實現品質鑒定選擇從品系階段提早到分離世代與產量同步定向選擇,在相關性狀選擇與感官籽粒粗略選擇基礎上,張孟臣研究改進并創新了蛋白脂肪籽粒無破損快速檢測方法、大豆水溶性蛋白快速檢測分析技術與脂氧酶微量快速檢測技術。這些經濟快捷的籽粒無破損(或微量)檢測技術的應用,解決了大批量種質資源快速檢測與育種材料繼代選擇問題,實現了自低世代與產量同步的品質定向選擇。進一步通過創新分子標記遺傳背景選擇與目標性狀輔助育種方法,創造了以冀豆12為遺傳背景的400多個高蛋白染色體片段代換系,育成一批蛋白含量最50%、水溶性蛋白40%以上的高蛋白新品種(系),蛋白質最高達到53.0%、水溶性蛋白達43.1%,引領了大豆高產優質育種。

  張孟臣育成高蛋白品種7個、高油品種8個、無腥味品種4個。其中,高蛋白代表品種冀豆12已連續8年為全國種植面積最大的高蛋白大豆品種,也是第一個跨春、夏生態區審定推廣的高蛋白大豆品種,并連續13年為河北省和國家區試高產對照種,并獲得國家科技攻關重大成果一級優異種質獎勵。高油代表品種冀黃13含油量高達24.1%,為國家區試第一個畝產突破200公斤的高油大豆品種,獲得國家農作物新品種一等后補助和河北省科技進步二等獎。隨后育成國家區試中唯一連續三年含油量穩定超過23%的nf58等審定品種。無腥大豆代表品種五星1號為我國第一個脂氧酶雙缺失的國審品種,五星2號為國內外油分含量最高的無腥大豆品種,五星3號為蛋白含量最高的脂氧酶缺失品種,五星4號為國內外唯一的高蛋白脂肪氧化酶全缺失大豆品種,徹底解決了大豆加工脫腥難題,分別獲得河北省技術發明一等獎和科技進步一、二等獎。

  創新種質基因庫構建

  解決大豆雜交困難問題

  在與南京農業大學等單位合作基礎上,利用ms1核不育基因構建了含有151份種質基礎的輪回選擇基礎群體,創新了群體構建與輪回選擇育種技術,拓寬育種遺傳基礎的同時,解決大豆育種聚合雜交困難的問題,并首次輪回選擇成功高產優質廣適應品種冀豆19等,提供全國利用后選育出一批優異新品種(系)。冀豆19獲河北省科技進步一等獎。

  在蓋鈞鎰院士指導下,張孟臣組織全國27個省市區,選擇3300份優良品種及種質資源親本材料分別導入到輪回選擇基礎群體,建立遺傳基礎廣泛的全國基礎種質基因庫群體。目前已將2637份種質完成了24個省區級三次導入構建計劃,3個省區級進行了兩次種質導入,最終構建覆蓋全國的田間開放型動態種質基因庫群體,實現將大批量優異種質聚集到一個開放型自然互交群體,供全國大豆育種單位利用。

  搭建技術發展平臺

  推動區域研究與產業發展

  張孟臣在建成國家大豆改良中心石家莊分中心、國家黃淮海大豆轉基因中試與產業化基地、農業農村部黃淮海大豆生物學與遺傳育種重點實驗室基礎上,組織了黃淮海地區10省(市)50多家單位參加的大豆聯合攻關,成立了區域大豆育種協作網,為區域大豆育種與產業發展奠定了發展平臺。組織了每年的育種材料交換、穿梭育種,提出并建立了黃淮海大豆聯合鑒評體系(目前已在全國三大產區開展)。通過連續三年的優秀品種聯合鑒評與示范,評價出冀豆17、齊黃34、鄭97196、冀豆12、菏豆12、皖豆28等在黃淮海地區廣泛適應的高產、穩產品種,由原來的一省審定到跨省區的多省審定和國家審定。在此基礎上,與黃淮海區域專家共同制定品種區域布局并大力組織聯合示范推廣,通過連續9年每年70個點次累計1000多個品種(系)的新品種聯合鑒定評價試驗。

  通過材料、技術、信息的交流和合作、穿梭育種,促進資源共享,提高了大豆育種效率,不斷選育和推廣高產、優質、多抗、廣適大豆新品種。通過聯合鑒評與聯合示范,已連續六年黃淮海地區冀、魯、豫、皖、蘇等多地出現畝產超300公斤大面積高產典型和專家驗收記錄。加快了新品種推廣速度,為大豆生產提供優良新品種,推動了黃淮海大豆產業的發展。

加載中
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責任編輯:霍然
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